В настоящее время процесс создания материалов с заданными свойствами является одним из ключевых факторов развития современной полупроводниковой электроники и оптоэлектроники. Гетероструктуры, созданные путем объединения двух или более материалов (рис. 1) с различными электронными свойствами (например, изоляционными, полупроводниковыми и металлическими) на одной подложке, являются центральной концепцией современной электроники.
Открытие графена значительно стимулировало интерес ученых к двумерным материалам, которые обладают уникальными электронными и оптическими свойствами. Например, дихалькогениды переходных металлов (ДПМ), такие как M0S2, MoSe2, WSe2, WS2, были расщеплены до отдельных атомарно тонких слоев и оказались стабильными даже при нормальных условиях.
ДПМ являются потенциально интересными кандидатами для создания устройств для оптоэлектроники вследствие наличия сильной связи света с веществом при интеграции с резонансными фотонными структурами.
• В ходе работы была освоена методика создания качественных Ван-дер- Ваальсовых гетероструктур из гексагонального нитрида бора и дихалькогенидов переходных материалов, методом микромеханического расщепления и механического переноса атомарно тонких слоев;
• Была освоена методика перестройки фазового состояния GST с помощью лазерного излучения с экспериментально подобранными параметрами иттербиевого твердотельного фемтосекундного лазера ТЕМА (1050 нм, 80 МГц, 150 фс);
• Были освоены методики характеризации образцов методами спектроскопии фотолюминесценции и отражения с пространственным разрешением;
• Была освоена методика топографического картирования образцов с помощью атомно-силовой микроскопии;
• Для одиночного монослоя WS2 на поверхности GST наблюдалось подавление интенсивности фотолюминесценции в 3 - 8 раз для кристаллической фазы GST, характеризуемой большим значением диэлектрической проницаемости;
• Для одиночного монослоя WS2 на поверхности GST локально наблюдался небольшой (не более 4 нм) спектральный сдвиг в красную область. Такой сдвиг не соответствует синему сдвигу, ожидаемому вследствие уменьшения силы связи экситона, а вызван механическим напряжением, индуцированным увеличением шероховатости поверхности при кристаллизации;
• Для гетероструктуры hBN/WSe2/GST не наблюдается спектрального сдвига в красную область в пределах чувствительности прибора (0.5 нм), вследствие механической поддержки монослоя ДПМ слоем hBN и подавления механических напряжений;
• Также для гетероструктуры не наблюдается сдвига ФЛ в синюю область, что согласно источникам литературы, связано с перенормировкой запрещенной зоны вследствие ослабления экранировки Кулоновского взаимодействия;
• При перестройке GST, не покрытого слоями двумерных материалов, на воздухе происходит необратимое формирование оксидного слоя с диэлектрической проницаемостью, меньшей, чем у аморфного GST. Таким образом доступен широкий диапазон диэлектрических проницаемостей для перестройки экситонного резонанса на GST;
• Низкотемпературные спектры фотолюминесценции для гетероструктуры hBN/WSe2/GST были аппроксимированы функцией Лоренца и извлеченные величины полуширин линий показали значительное сужение для GST с наименьшим £. При этом интенсивность была наибольшей. Такие коррелированные зависимости ширины линии и интенсивности свидетельствуют об увеличении силы осциллятора на подложке с наименьшим £.
• Таким образом, для гетероструктуры ДПМ с нитридом бора была продемонстрирована перестройка силы осциллятора при постоянном спектральном положении линии фотолюминесценции, что может найти применение в управлении когерентными или однофотонными источниками на основе ДПМ.
